Растительное и животное сырье

Растительное и животное сырье (древесина, лен, хло­пок, масла, жиры, молоко, кожа, шерсть, зерно, карто­фель и т. д.) перерабатывают или в продукты питания (пищевое сырье), или в продукты промышленного и бы­тового назначения (техническое сырье). В некоторых про­изводствах пищевое сырье применяют для производства технических продуктов и, наоборот, технический продукт перерабатывают в продукты питания.

Источником растительного и животного сырья являются ресурсы естественной среды обитания: зе­мельные, лесные и водные. Советский Союз располагает огромным земельным фондом, и по общей территории, и по площади сельскохозяйственных угодий занимает первое место в мире. Богатейшие лесные ресурсы нашей страны составляют ^г/₅ лесных ресурсов мира; по обеспе­ченности водными ресурсами Советский Союз занимает также первое место в мире. Водообеспеченность СССР на душу населения примерно в два раза выше, чем в среднем по планете.

Растительное и животное сырье имеет большое значе­ние для многих отраслей народного хозяйства. Особен­ностью многих видов животного и растительного сырья является сезонность добычи, связанная с вегетационным периодом, добыча же минерального сырья может про­изводиться круглый год. Животное и растительное сырье в основном собирается и используется в определенные времена года и лишь частично в течение всего года. Важ­но и то, что структура большинства этих видов сырья при хранении значительно изменяется. Поэтому живот­ное и растительное сырье приходится хранить особым образом — в сушеном или стерилизованном и хорошо упакованном виде, в то время как большинство видов минерального сырья может храниться долгое время без особых предосторожностей. Одним из важных направле­ний использования растительного и животного сырья является замена дефицитных и дорогих видов этого сы­рья более распространенными и менее дефицитными ви­дами промышленного сырья.

Замена пищевого сырья непищевым является очень важной народнохозяйственной задачей. Например, в про­изводстве этилового спирта замена зерна и картофеля нефтехимическим сырьем высвобождает на каждый литр спирта 3,3 кг зерна или 9 кг картофеля.

Многие виды растительного и животного сырья перед поступлением в производство сортируют, перебирают и очищают. Коэффициент использования растительного и животного сырья невелик. При переработке техниче­ских сельскохозяйственных, лекарственных, эфиромасличных и других культур остается большое количество отходов. Поэтому задача комплексного и максимального использования этого сырья имеет еще большее значение, чем для минерального. Семена подсолнечника, например, используют для приготовления масла, а стебли сжигают для получения поташа; из шелухи получают ценное хи­мическое вещество — фурфурол, а из жмыха — кормовые средства и крахмалопаточные продукты. Целесообраз­ным также является комплексное использование дре­весных пород с предварительным разделением на древе­сину, кору, корни, хвою и листву.

Обогащение сырья

Обогащение полезных ископаемых имеет важнейшее народнохозяйственное значение, несмотря на дополни­тельные затраты, так как оно обеспечивает: возможность расширения сырьевой базы промышленности за счет комплексного использования сырья и вовлечения в экс­плуатацию бедных по содержанию полезных иско­паемых; более полное использование производственного оборудования за счет высококонцентрированного сырья; экономию транспортных средств; улучшение качества го­товой продукции.

В промышленности применяют предварительную подготовку сырья и обогащение полезных ископаемых. В зависимости от требований технологического процесса предварительная подготовка сырья состоит (кроме сор­тировки) в измельчении материалов (например, апатито-нефелиновой породы для производства фосфорных удоб­рений) либо, наоборот, в укрупнении (брикетировании) частиц сырья и агломерации. Процессы брикетирования и агломерации применяются, например, в металлургии при производстве чугуна из измельченных руд, из колче­данных огарков.

Целью обогащения является получение сырья с воз­можно большим содержанием полезных элементов. При обогащении получаются две или несколько фракций. Фракции, обогащенные одним из полезных компонентов, называются концентратами, а фракции, состоящие из минералов, не используемых в данном производстве, т. е. пустой породы, называются хвостами. Большое значение обогащения заключается также и в том, что получаемые концентраты имеют стандартные, постоянные и более однородные, чем исходное сырье, состав и свойства. Ме­тоды обогащения сырья зависят от агрегатного состоя­ния исходных полезных ископаемых и от свойств ос­новных компонентов. Например, виды обогащения мине­рального сырья (в твердом состоянии) подразделяются на механические, физико-химические и химические и основаны на различии в таких свойствах, как плотность, размер и форма зерен, прочность, электропроводность, смачиваемость, растворимость, магнитная проницаемость и др.

Наиболее широко применимы также виды механи­ческого обогащения, как грохочение, гравитацион­ное разделение, электромагнитная сепарация, электроста­тическое обогащение, термическое разделение и др. В зависимости от вида полезных ископаемых приме­няются предпочтительно те или иные методы, например электромагнитная сепарация применяется для отделения магнитных материалов от немагнитных — пустой по­роды. Грохочение основано на том, что минералы, входя­щие в состав сырья, разделяются на фракции по крупно­сти. Гравитационное разделение основано на различии скоростей осаждения частиц в жидкости или газе в зави­симости от плотности частиц. Гравитационное обогаще­ние сырья бывает сухим и мокрым.

К физико-химическим способам обогащения сырья относится флотационный метод, основанный на различной смачиваемости компонентов, входящих в со­став сырья. Большинство минералов в природных усло­виях мало отличаются по смачиваемости друг от друга. Для их разделения необходимо создать условия неодина­ковой смачиваемости отдельных компонетов породы, что достигается применением флотареагентов: пенообразова­телей, собирателей, регуляторов и активаторов флотации, а также подавителей, которые способны подавлять дей­ствие собирателей и препятствовать всплыванию опреде­ленных минералов. Весьма эффективным видом обогаще­ния является селективная флотация, проводимая несколь­ко раз в несколько стадий. Селективной флотацией полиметаллической медной руды получают до 10 концен­тратов отдельных минералов, а под водой остается пу­стая порода; при этом расход флотареагентов составляет 100 г на 1 т породы.

Жидкие растворы различных веществ концентрируют выпариванием, вымораживанием, выделением примесей в осадок или газовую фазу. Газовые смеси разделяют на компоненты с помощью различных физических и физико-химических методов: таких, как поглощение отдельных газов жидкостями (абсорбция) или твердыми поглотите­лями (адсорбция) или разделением сжиженных газов на фракции и др.

Химические способы обогащения ос­новываются на различной растворимости частей сырья в том или ином растворителе или на разной способности сырья вступать в те или иные химические реакции (на­пример, на различном отношении к реакциям окисления, разложения, восстановления). Химические способы обога­щения особенно распространены в металлургии и основ­ной химической промышленности; таким образом разде­ляют золото и серебро, содержащиеся в незначительных количествах в рудах (путем взаимодействия их со ртутью, цианистым натрием, хлором). К операции хими­ческого обогащения относят также обжиг минералов с целью разложения карбонатов, удаления кристаллиза­ционной влаги, выжигания органических примесей и дру­гих процессов, приводящих к увеличению концентрации полезного компонента в продукте обогащения. Все эти операции являются в большинстве типичными химико-технологическими процессами.